三星电子的晶圆代工部门一直将未来押注于先进封装技术,如今正考虑收购一家硅光子技术公司,以进一步巩固其对台积电的控制。硅光子技术,又称“光半导体”,有望颠覆未来人工智能半导体市场的格局,它通过将数据通信从电能转换为光能,解决人工智能的瓶颈问题。
据半导体行业16日消息,三星电子晶圆代工部门计划从明年开始,基于12英寸(300毫米)晶圆工艺,全面进军光子集成电路(PIC)市场。潜在客户包括相干(Coherent)和Lumentum等光模块制造商,以及设计光子集成电路的无晶圆厂公司。虽然初期重点将放在晶圆销售上,但该公司计划逐步拓展业务范围,涵盖电子集成电路和光子集成电路的组合,以及光封装。
该公司尤其希望利用其涵盖存储器和晶圆代工的先进工艺能力,在光封装领域迎头赶上。业界一直批评三星未能迅速转型至高增长潜力领域,就像其在高带宽内存(HBM)市场的失利导致其市场份额被SK海力士蚕食一样。即使在三星晶圆代工的管理层内部,对高性能计算(HPC)和人工智能(AI)领域(这两个领域已与AI并驾齐驱成为核心市场)需求的响应迟缓也被认为是导致其与台积电差距扩大的主要原因。尽管三星在光技术研发方面落后于业界,但它已表示决心利用其生产能力和技术竞争力作为跳板,实现转型。
三星电子一位高级官员表示:“我们与台积电的差距在于市场份额,而不是技术。”他还补充道:“我们也在考虑对硅光子学相关公司进行合并和收购,以推进我们的技术发展。”
全球领先的晶圆代工厂台积电已抢占先机,率先投入技术研发,认为明年人工智能领域的增长领导地位取决于下一代硅光子技术。根据三星此前公布的路线图,台积电的这一举措比三星领先一到两年。凭借现有的先进封装技术CoWoS,台积电占据了72.5%的市场份额,远超三星电子(5.9%)。然而,台积电正在大力研发结合了CPO(光封装)技术的COUPE,将其视为一项秘密武器。
台积电正积极争取大型人工智能客户,并展示了其应用 COUPE 技术后能效提升高达 10 倍的成果。随着这项技术有望在今年下半年应用于英伟达下一代人工智能加速器的制造,台积电正力图抢占市场先机。尽管三星也在与部分客户验证其技术,但台积电的市场主导地位仍可能进一步巩固,这取决于英伟达在下半年的测试结果。
在排名前十的晶圆代工厂中,有不少公司,例如 GlobalFoundries、UMC 和 Tower Semi,已经开始研发硅光子技术或已投入量产。以以色列的 Tower 为例,其营收较上一季度增长约 11%,达到 4.6 亿美元,这主要得益于人工智能光收发模块对光子集成电路的需求增加等因素。
另有分析指出,如果三星明年进军光子集成电路市场,由于与现有服务商的竞争不可避免,短期内获得客户将十分困难。一位高管强调:“其他代工厂无法承接超大型交钥匙工程,因为他们缺乏3D集成电路技术,但我们拥有先进的制程节点。”他补充道:“三星是唯一一家能够通过结合先进封装技术与台积电竞争的公司。”
台湾台积电凭借对晶圆代工技术的长期投入,在市场中占据主导地位,并以压倒性优势领先。该公司对苹果最新款iPhone 18系列首创的2纳米制程工艺(1纳米为十亿分之一米)进行了大规模投资,其成果已体现在其盈利中。今年第三季度,台积电连续第六个季度创下业绩纪录,净利润约为31.6304万亿韩元,超出市场预期。先进的2纳米技术在总营收中的占比达到8%,是上一季度3%的两倍多。台积电CEO魏哲佳表示:“我们维持今年600亿至640亿美元的资本投资预期。”
有人指出,三星电子必须找到办法,才能遏制台积电在先进封装领域的垄断地位。此前,由于三星3nm工艺的初始良率仅为20-30%,导致其与台积电的差距进一步扩大,并失去了一系列重要客户。然而,凭借下一代2nm工艺,三星的良率超出预期,并成功从包括特斯拉在内的大型科技公司获得了订单。但最近,高通的全部订单都流向了台积电。由于订单集中于台积电造成的瓶颈,三星遭遇了惨痛的失败,此前人们曾寄希望于它能抓住新的机遇,但如今看来希望渺茫。
下一代系统半导体事业部负责人金亨俊强调:“为了赶上在生产和良率方面拥有明显优势的台积电,三星必须加强其相对于竞争对手而言较为薄弱的半导体知识产权(IP),并全力投入先进封装技术。”
三星电子已推出硅光子代工业务
在今年三月,三星电子晶圆代工部门正式宣布进军硅光子学市场。
硅光子学是一种通过将光学元件集成到半导体芯片上,利用光进行数据传输的技术。随着人工智能(AI)数据中心的扩张,数据传输瓶颈和日益增长的功耗问题凸显,硅光子学也因此备受关注。
虽然目前该技术用于连接数据中心内的机架、交换机和其他组件,但预计该技术将发展成为用光链路取代铜互连,实现芯片间的通信。
三星电子于 3 月 17 日在洛杉矶举行的 2026 年光纤通信大会 (OFC) 上公布了其硅光子代工平台开发进展和量产路线图。这标志着该公司代工业务首次正式宣布进军硅光子领域。
该公司表示已完成生产准备工作,包括开发工艺设计套件(PDK),一旦收到客户设计,即可立即投入生产。生产将基于300毫米晶圆工艺。
三星计划首先推出光子集成电路(PIC),其应用范围涵盖数据中心光模块到共封装光学器件(CPO)的光引擎。PIC 将关键组件——包括将电信号转换为光信号的调制器、传输光信号的波导以及将光信号转换回电信号的光电二极管——集成到单个硅芯片上。此前,这些组件需要单独采购并单独组装。硅芯片集成可减少信号损耗并提高一致性。
在本次活动中,三星表示,其关键组件——调制器,经比利时研究机构imec测量,实现了单通道224 Gbps的数据传输速度。该规格针对的是单通道速度约为200G的下一代光模块,这意味着四通道可实现800 Gbps(800G)的传输速度,八通道可实现1.6 Tbps(1.6T)的传输速度。该公司还补充道,已完成硅光子学核心技术的硅验证,包括耦合器、波导和光电二极管。
三星预计初期将瞄准可插拔光模块PIC市场。潜在客户包括Coherent和Lumentum等光模块公司,以及自行设计PIC的无晶圆厂公司。然而,一些市场观察人士指出,英特尔和意法半导体等早期进入者已经生产PIC,而GlobalFoundries等代工厂也提供相关服务,这可能会使三星在短期内获取客户面临挑战。
根据三星的路线图,该公司计划于2027年推出基于热压(TC)键合技术的光引擎(OE)。目前,光模块被插入交换机前面板,而光引擎则直接安装在交换机芯片基板上。更紧密的集成可以降低功耗并提高信号质量。2028年,三星计划应用混合铜(HC)键合技术,以实现更精细的光引擎封装工艺。
台积电已公布与英伟达合作的产品路线图,旨在将光引擎直接集成到交换机封装中。两家公司去年发布了用于人工智能集群互连的 Quantum-X Photonics InfiniBand 交换机,并计划在今年下半年推出用于通用网络的 Spectrum-X Photonics 以太网交换机。
三星计划于 2029 年推出交钥匙 CPO 服务。CPO 将光模块直接集成到交换芯片封装中,无需单独的模块,从而降低功耗,同时提高信号质量和降低延迟。
三星晶圆代工强调其垂直整合的存储器能力是台积电所缺乏的,以此作为差异化优势。台积电不生产存储器,需要客户单独采购高带宽存储器(HBM),而三星则强调其能够在一个屋檐下提供HBM、晶圆代工、封装和硅光子学解决方案。